アルミニウム A206：組成、特性、焼入れ状態ガイドおよび用途

総合概要

A206は2xx系アルミニウム合金で、銅を主な合金元素とし、析出硬化を主な強化機構としています。その組成と加工により、A206は熱処理可能な合金となり、加工済みのAl-Mg系および商用純アルミニウムに比べて著しく高い強度を実現しつつ、構造用途に適した合理的な靭性を保持します。A206の主な特長は、高い比強度、Al-Mg合金に比べて中〜低程度の一般耐食性、高強度調質における限定的な溶接性、軟らかい調質で供給される場合に向上する中程度の成形性です。航空宇宙用フィッティングや鍛造品、高性能自動車部品、治具プレート、防衛用部品など、強度対重量比が重要で溶接後または成形後の熱処理が可能な業界で典型的に使用されています。

エンジニアは、引張強さおよび降伏強さの向上と、十分な疲労耐性の組み合わせが求められ、溶体化処理と人工時効による加工が可能な部品に対してA206を選択します。1xxx系や3xxx系合金よりも強度が大幅に求められる場合に選ばれ、最高の耐食性や電気伝導性が必要な場合には選択されません。A206は、靭性、疲労特性、安定した時効挙動のバランスを必要とする場合や、割れ進展特性を重視する場合に、一部の高強度Al-Zn-Mg（7xxx）合金よりも優先されます。供給元や規格が異なるため、設計段階での選択は通常、サプライヤーが提供する認定済みの機械的・化学的データに基づいて行われます。

調質バリエーション

調質	強度レベル	伸び	成形性	溶接性	備考
O	低	高	優秀	優秀	成形・引き抜き用の完全焼鈍状態
H14	中	中程度	可	低〜中程度	強度増加のための加工硬化、薄板向けに限定
T5	中〜高	中程度	可	低	成形後冷却し人工時効処理、鋳造／押出部品に適する
T6	高	低〜中程度	限定的	低	溶体化熱処理後、人工時効処理で最高強度を実現
T651	高	低〜中程度	限定的	低	溶体化処理後、引張応力除去処理として伸張後、人工時効処理
H112	中	中程度	可	低〜中程度	部分焼鈍状態。加工による不均一な調質に対応

調質の選択はA206の強度と延性のバランスを制御します。O調質およびH調質は高い伸びと良好な曲げ性を提供するため成形加工に使用され、一方でT調質（T5、T6、T651）は最高強度を発揮するものの成形性が低下し、溶接による割れの脆弱さが増します。設計者は、加工工程が溶体化熱処理に先行するよう調質を調整すべきであり、これは硬化状態でのばね戻りや割れを回避するために重要です。

化学成分

元素	含有範囲 (%)	備考
Si	≤ 0.5（典型値）	脱酸素剤。Si含有量増加は融点範囲の低下および鋳造性向上に寄与
Fe	≤ 0.5	不純物元素。微量は延性低下や粗大な金属間化合物生成の原因
Mn	≤ 0.6	粒構造制御と分散強化のため
Mg	0.1–0.8	二次強化元素。時効硬化の速度に影響を与える
Cu	約3.5–6.0	主な強化元素。析出硬化（Al2Cu型析出物）を促進
Zn	≤ 0.25	微量。過剰なZnは耐食性を低下
Cr	≤ 0.2	溶体化処理時の粒成長制御
Ti	≤ 0.15	凝固・鋳造中の粒細化剤
その他（各々）	≤ 0.05–0.15	微量元素および不純物許容量。残部はAl

銅はA206の主要な強化元素であり、溶体化処理および時効処理によりピーク硬度と強度を制御します。MgやMnなどの微量元素はそれぞれ析出物の形成速度や粒構造に影響を与え、靭性や過時効に対する耐性を向上させます。一方、シリコンや鉄は疲労特性や靭性を損なう粗大な金属間化合物の形成を避けるため低く抑えられています。

機械的特性

A206は調質や製品形状により、延性に富む焼鈍状態から高強度の析出硬化状態まで幅広い機械的挙動を示します。T6系の調質では、Al-Cuの微細な金属間化合物析出によって引張強さおよび降伏強さが大幅に向上しますが、延性および破面靭性は焼鈍材に比べて低下します。疲労性能は高強度Al-Zn-Mg合金よりも良好な靭性を有するため、疲労開始に強い設計に適しています。ただし、表面仕上げや腐食環境が疲労寿命に大きく影響します。

板厚および加工履歴は機械的特性に著しい影響を与えます。鋳鍛造品および厚板では冷却速度の差や粗大な析出物分布により、最大強度が若干低下することがあります。残留応力、冷間加工度合い、溶接または局所加熱時の調質安定性も局所的な降伏強さや最大強さに大きく影響します。設計者は応力解析の際に、サプライヤーの試験証明書および生産ごとの機械的特性曲線を活用すべきです。

特性	O/焼鈍	主要調質（例：T6 / T651）	備考
引張強さ	約110–170 MPa（典型）	約400–480 MPa（典型的なピーク範囲）	板厚、温度、熱処理に依存。サプライヤーデータ必須
降伏強さ	約40–110 MPa	約300–380 MPa	T6で一般的に300–360 MPa程度を示す
伸び	15–30％	6–12％	時効硬化により延性低下。板厚・調質により変動
硬さ（HB）	約30–55	約100–140	ブリネル硬さは引張強さと相関し、T6/T651で高い

物理的特性

特性	値	備考
密度	約2.77–2.83 g/cm³	銅含有により純アルミニウムよりやや高い
融解範囲	固相線 約500–520 °C、液相線 約630–650 °C	合金の融解区間。鋳造および熱処理制御に重要
熱伝導率	約110–150 W/m·K（概算）	合金化により純アルミより低下。調質や微細構造に依存
電気伝導率	約20–35 % IACS（概算）	純アルミより低い。銅添加により伝導率低下
比熱	約0.86–0.90 kJ/kg·K	室温付近のアルミ合金として典型的
線膨張係数	約23–24 µm/m·K（20–100 °C）	一般的な線膨張特性。ボルト締結部や接合部の設計考慮に必要

A206の熱的および電気的特性は、高純度アルミニウムと高強度重合金系の中間に位置します。銅添加により伝導率と熱拡散率は純アルミに比べて低下しますが、多くの構造部品で十分な熱拡散を可能にします。また、融解範囲と冷却速度に対する感受性は熱処理加工のウインドウや、厚肉部におけるホットクラックや物性の不均一発生に大きく影響します。

製品形状

形状	代表的な厚さ・サイズ	強度特性	一般的な調質	備考
シート	0.5〜6 mm	熱処理後にT6強度を達成可能	O, H14, T4, T5, T6	厚さにより焼入れ速度と最終強度に影響あり
プレート	6〜100+ mm	非常に厚い断面では冷却速度が遅くなるためピーク強度は低下	O, T6, T651	鍛造品、工具材、構造用プレートによく使用される
押出材	数百mmまでの断面	複雑な形状に適する。ピーク強度には時効状態が必要	T5, T6	押出時の冷却速度が析出物の分布に影響
チューブ	壁厚1〜20 mm	薄肉チューブはシートと類似した挙動	O, T6	構造用および油圧用途に使用
バー／ロッド	直径Ø2〜100 mm	鍛造または引抜きバーは時効後に優れた疲労および強度特性を示す	O, T6	加工性の良いグレードはロッド形状で供給されることが多い

製品形状の選択は最終的な機械的性能に大きく影響します。断面の厚さは焼入れ時の冷却速度を制御し、それが析出物の大きさや分布を決定するためです。シートや薄い押出材は標準的な固溶処理と焼入れ後にほぼピーク調質に到達できますが、厚いプレートや鍛造品では変形や残留応力を抑えるためにより急冷方法や組織調整用の中間温度域、もしくはT651のような改良調質仕様が必要になる場合があります。

同等グレード

規格	グレード	地域	備考
AA	A206	アメリカ合衆国	供給元の文献でよく用いられるAluminum Associationの指定名称
EN AW	直接の同等品なし	ヨーロッパ	単一のEN AW対応品はなく、機能的に最も近いファミリーはEN AW-2xxx系（例：AW-2024）
JIS	直接の同等品なし	日本	JISでは主に2xx系合金に対応するが、A206に直接対応するコードは稀
GB/T	直接の同等品なし	中国	中国規格でも機能的に2xx系合金は存在するが、厳密な照合には照合表参照が必要

A206はすべての地域規格において一対一の同等品が必ずしも存在するわけではありません。多くの供給元は合金をAA A206として表記するか、設計意図を反映できる2024などより知られた合金の化学成分・機械的性質上の同等性を示します。不純物限界、微量元素、許容される加工ルートの違いにより、疲労特性、破壊靭性、応力腐食割れ（SCC）感受性に微細な差異が生じるため、必ず材料認証書に添付される正確な仕様書や国際的な照合表を参照してください。

耐食性

一般的な大気環境下では、A206は中程度の耐食性を持つものの、Al-Mg系（5xxx系）や工業用純アルミニウム（1xxx系）合金には劣ります。銅の存在により、特に塩素イオンを含む海洋大気や隙間腐食条件下でピッティング腐食や粒界腐食の発生リスクが高まります。純度の高いアルミニウムによるクラッドや陽極酸化処理、適切な変換被膜処理といった表面保護処理が局部腐食リスクの低減に広く使用されています。

A206はピーク時効調質状態での応力腐食割れ（SCC）感受性が、多くのAl-Mg系合金よりも高い傾向があります。腐食環境下で持続的な引張応力が加わるとSCCリスクは増加します。異種金属接触によるガルバニック腐食も重要で、SUSや銅合金などより貴な金属と接触するとA206が陽極として優先的に腐食するため、電気的に絶縁するか被覆で保護すべきです。7xxx系亜鉛系高強度合金と比べた場合、熱処理条件によってはわずかに優れた耐食性を示すことがありますが、長期海洋曝露環境ではAl-Mg系合金の方が耐久性に優れます。

加工性

溶接性

A206は高強度調質での溶接が困難です。銅リッチな析出物と広範囲の凝固範囲により、熱割れを起こしやすく、熱影響部（HAZ）が著しく軟化します。TIGやMIG溶接などの溶融溶接では、前後処理熱処理や延性ある溶接材の使用が通常必要です。一般的にAl-Cu系充填材（例：2319系）やシリコン含有充填材（例：4043）が使われますが、充填材は最終強度や耐食性に影響します。設計者はT6状態での溶接を避けるか、局所的な固溶処理・再時効を計画して特性回復をする場合が多いです。

切削性

A206は中程度の切削性を示します。高強度Al-Zn-Mg合金よりは良好ですが、鉛入り自由切削アルミニウム合金には及びません。正面角のある超硬工具を用い、高送り・中速切削が良い表面仕上げと工具寿命を生みます。厚板加工では切りくず排出が難しくなるため、登り加工（クライムミーリング）や切りくず破砕機能の使用がビルドアップエッジの発生を抑制します。

成形性

冷間成形性はO調質やH調質状態で最良です。伸びやすさや曲げやすさが高く、複雑な打ち抜き加工や狭曲げ半径は軟化状態で行い、必要に応じて後で固溶処理・時効を行い強度を回復します。T6やその他の時効調質では伸びが制限され、高変形時に亀裂が入りやすいため、設計者は成形調質を指定し、複雑形状には温間成形を検討すべきです。

熱処理挙動

Al-Cu系の熱処理可能合金として、A206はCu基相を固溶して析出強化相を析出させるため、固溶処理後急冷し、人工時効を行います。固溶処理温度は合金の固溶窓に対応し（2xx系合金では一般に約500〜535 °C）、水冷で過飽和状態を保持します。人工時効温度は通常150〜190 °Cの範囲で、硬度や過時効耐性に応じ数時間から数十時間の時効を行います。

T調質の変化が重要です。T4（自然時効または安定化）は比較的軟らかく延性のある状態を作り出し、T6はピーク硬さと高い降伏強さを実現します。過時効（長時間時効や高温環境曝露）は析出物を粗大化させ強度を低下させる一方で破壊靭性やSCC耐性は向上します。熱処理による性質のバラツキや変形を抑えるためには冷却速度や時効パラメータの適切な管理が不可欠です。

量産部品では、焼入れ後の応力除去として引張り（T651）を行い残留応力を低減し、時効中の寸法安定性を高めます。厚板の場合は急冷の厳しさに注意を払い、中断急冷や調整時効を併用して変形制御と機械的性能のバランスを取ります。

高温特性

A206は温度上昇とともに徐々に強度が低下します。析出物の安定性が低下し、拡散駆動の粗大化が加速するためです。荷重支持用の構造用途における実用的な継続使用限度は一般に120 °C以下に設定され、150〜200 °Cの短期的な曝露でも軟化や降伏強さ低下が観察されます。これら温度域での空気中酸化は軽微ですが、長時間の高温曝露で微細組織やピーク時効性は低下します。

溶接や局所加熱による熱影響部は基材のT6材料より著しい軟化と強度低下を示します。設計者は接合部周辺の局所的な性能低下を考慮し、可能な場合は後熱処理を行うか、荷重計算時にHAZ特性を反映させる必要があります。

用途例

産業	代表部品	A206が選ばれる理由
航空宇宙	小型構造用継手、鍛造品	時効後の高い強度対重量比と疲労性能
海洋	モーターマウント、非露出構造部品	コーティングやクラッド処理で適度な耐食性と良好な強度
自動車	サスペンション部品、性能向上ブラケット	軽量化に寄与する高い静的強度と疲労耐性
電子機器	筐体、熱拡散器（限定的）	構造用筐体として許容できる熱伝導性と切削加工性

A206は高い静的・疲労強度が要求され、熱処理によって必要な機械的性能を達成可能な部品に適用されることが多いです。腐食曝露が予想される場合は表面保護策を通常組み合わせます。加工性や軟質調質での成形性、高強度レベルへの到達能力のバランスが良いため、航空宇宙分野や高性能自動車向けの詳細部品に適しています。

選定のポイント

A206は、工業用純アルミニウムよりも強度が高く熱処理可能なアルミニウムを求める設計者に最適です。部品加工に固溶処理・人工時効工程を組み込める場合に選定してください。成形工程にはOまたはH調質を指定し、寸法管理と強度が必要な最終用途にはT調質を推奨します。腐食曝露が大きい場合は塗装、クラッド、陽極酸化処理などの表面処理を検討してください。

商業的に純度の高いアルミニウム（1100）と比較すると、A206は導電性や成形性を犠牲にする代わりに、著しく高い強度と優れた疲労耐性を持つため、電気的または熱伝導が主目的の場合には適していませんが、構造物の荷重支持部品には非常に適した材料です。一般的な加工硬化系合金（3003/5052）と比較すると、A206はより高い最大強度を提供しますが、一般的な耐食性および溶接性は劣るため、強度が最優先であり、かつ防食対策により腐食リスクを制御できる場合に使用してください。

通常の熱処理可能合金である6061や6063と比較すると、A206は一部の調質条件で同程度またはより高い降伏強さを同密度で達成できますが、多くの場合、溶接性や耐食性は劣ります。高い固有強度と特定の疲労または破壊特性が求められ、かつ製造工程で熱処理を最適化できる場合に、6xxx系合金よりもA206を選択してください。

まとめ

A206は、従来の6xxx系構造用合金と非常に高強度な7xxx系合金の中間に位置する、高強度で熱処理可能なAl-Cu合金として現代の技術分野において依然として重要な存在です。強度、靭性、疲労性能のバランスに優れています。その有用性は、腐食や溶接性に関わるトレードオフを管理するための熱処理、調質選択、および表面保護の厳密な管理に依存します。適切なサプライヤー認証と工程管理が製造計画に組み込まれている場合、A206はコストと機械加工性の面で合理的な範囲内で耐強度設計に使用できる実用的な選択肢であり続けます。